JP2009250548A - 高温用加熱炉 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の加熱炉においては、蛇行状ヒータエレメントの湾曲部を炉壁用断熱材に固定しているため、加熱中のヒータエレメントの膨脹及び冷却中の収縮による歪みがヒータエレメントに蓄積し、そのため長期亘って使用しているとヒータエレメントがこれを配置した溝内から飛び出したり、ヒータエレメント同士が接触したり、ヒータエレメントが炉内の被加熱物に接触したり、熱疲労によりヒータエレメントが破断してしまうという欠点があった。
【解決手段】本発明の高温用加熱炉は、炉壁用断熱材と、この断熱材の炉芯側面に上下方向に互いに離間して多段に配置した、夫々上下端で蛇行状に折れ曲がるヒータエレメントと、上記各段のヒータエレメントの左右に隣接する直線部分を互いに連結する、上記断熱材に固定されていない耐熱・絶縁性スペーサと、上記各段のヒータエレメントを吊下する固定具とより成ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は蛇行状ヒータエレメントを有する高温用加熱炉、特に１０００℃以上の高温用加熱炉に関するものである。

従来、蛇行状ヒータエレメントを有するセラミックファイバー加熱炉は特許文献１に示されている。また、従来の蛇行状ヒータエレメントを有するセラミックファイバー加熱炉においては、ヒータエレメントをセラミックファイバーに固定するため、ヒータエレメントの湾曲部をセラミックファイバー内に埋め込んで固定していた。このような加熱炉は例えば特許文献２及び３に記載されている。
米国特許第４５７５６１９号明細書 特開平１０−１２３６１号公報 特開平７−１３０４５８号公報

しかしながら、従来の加熱炉においては、蛇行状ヒータエレメントの湾曲部を炉壁用断熱材に固定しているため、加熱中のヒータエレメントの膨脹及び冷却中の収縮による歪みがヒータエレメントに蓄積し、そのため長期に亘って使用しているとヒータエレメントがこれを配置した溝内から飛び出したり、ヒータエレメント同士が接触したり、ヒータエレメントが炉内の被加熱物に接触したり、熱疲労によりヒータエレメントが破断してしまうという欠点があった。

本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。

本発明の高温用加熱炉は、炉壁用断熱材と、この断熱材の炉芯側面に上下方向に互いに離間して多段に配置した、夫々上下端で蛇行状に折れ曲がるヒータエレメントと、上記各段のヒータエレメントの左右に隣接する直線部分を互いに連結する、上記断熱材に固定されていない耐熱・絶縁性スペーサと、上記各段のヒータエレメントを吊下する固定具とより成ることを特徴とする。

また、本発明の高温用加熱炉においては、上記各段のヒータエレメントを吊下する固定具は、上記断熱材を貫通する長さの棒状体であり、上記断熱材には、上記固定具が自由に前後左右に移動できる空隙を設けていることを特徴とする。

また、本発明の高温用加熱炉においては、上記耐熱・絶縁性スペーサには上記断熱材を貫通する長さの支持棒が取付けられており、上記断熱材には上記支持棒が自由に前後左右に移動できる空隙を設けていることを特徴とする。

また、上記固定具および支持棒の移動変化量を監視する手段を有することを特徴とする。

また、上記固定具および支持棒の移動を抑制する手段を有することを特徴とする。

また、上記空隙を介して炉内に冷却媒体を流入せしめる手段を有することを特徴とする。

本発明の高温用加熱炉によれば、炉壁用断熱材の炉芯側に設けられた多段のヒータエレメントの夫々は固定具を介して断熱材によって吊下され、各段のヒータエレメントの左右に隣接する直線部分は耐熱・絶縁性スペーサで互いに連結されている。上記固定具およびスペーサ自体は断熱材に相対的に自由に前後左右に移動できるようになっている。従って、加熱炉を使用中、ヒータエレメントが熱で軟化し、膨脹すると、ヒータエレメントは、広がる方向に横移動し、膨張による伸びが吸収されるようになる。反対に冷却によりヒータエレメントが収縮すれば縮む方向に横移動するようになる。このため従来のような加熱によるヒータエレメントの伸びが原因で生ずる炉の内側への伸び出しや被加熱物との接触、または隣接するヒータエレメント同士の接触によるトラブルは全くない。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

図１は本発明高温用加熱炉を示し、１は炉壁用の円筒状断熱材、２はこの断熱材１の炉芯側の面に上下方向に互いに離間して多段に配置した、夫々上下端で蛇行状に折れ曲がる蛇行状ヒータエレメントである。各段のヒータエレメント２は断熱材１に固定具３を介して吊下する。また、図２および図３に示すように上記固定具３は上記断熱材１を貫通して延びる長さのセラミック製または金属製の棒状体であり、この固定具３を自由に前後左右に移動せしめる大きさの空隙４を上記断熱材１に設ける。また、図１、図４および図５に示すように各段のヒータエレメント２の左右に隣接する直線部分５をスペーサ６を介して互いに連結せしめる。このスペーサ６は耐熱性で絶縁性のあるセラミックとするのが好ましい。このスペーサ６には上記断熱材１を貫通して延びる長さのセラミック製または金属製の支持棒７を取付け、この支持棒７を自由に前後左右に移動せしめる大きさの空隙８を上記断熱材１に設ける。

更に、上記断熱材１の外部には上記固定具３および支持棒７の移動量変化を計測・監視・記録する手段（図示せず）を設け、各段のヒータエレメント２の保守管理・寿命を評価することができるようにする。

本発明の高温用加熱炉は上記のような構成であるから断熱材１の炉芯側の面に設けられた多段のヒータエレメント２は夫々固定具３を介して断熱材１によって吊下されているが、断熱材１に固定されておらず、自由に前後動左右に移動でき、加熱炉を使用中、ヒータエレメント２が熱で軟化し、膨脹すると、ヒータエレメント２は、広がる方向に横移動し、膨脹による伸びを吸収するようになる。反対に冷却によりヒータエレメント２が収縮すれば、縮む方向に横移動するようになる。このため従来のような加熱によるヒータエレメント２の伸びが原因で生ずる炉の内側への伸び出しや被加熱物との接触、または隣接するヒータエレメント同士の接触によるトラブルは全くない。また、上記固定具３やスペーサ６に取り付けた支持棒７の移動変化量が断熱材１の外側から観察・計測・監視できるようになるため、上記固定具３や支持棒７の移動変化量から、加熱中のヒータエレメント２の状態を把握しやすくなるため保守点検・寿命評価が楽になる。また必要に応じて断熱材１の外側から上記固定具３や支持棒７を拘束し、ヒータエレメント２の前後左右の自由移動を抑制することもできるようになる。

また、多段のヒータエレメント２は、夫々固定具３を介して断熱材１から吊り下げられている構造であるため、不具合があった場合等においては、所望の段のヒータエレメント２のみの交換を容易にかつ迅速に実施することができる。

また、加熱炉内温度を急速に冷却する必要が生じた場合には、この加熱炉の炉壁の断熱材１に設けた空隙４や８から冷却媒体を炉内に流入させることで、炉内温度を急速に下げることが可能になる。

互いに隣接するヒータエレメント２の直線部分５を連結する耐熱・絶縁スペーサ６の形状については特に規定するものではないが、熱効率の観点からスペーサ６の炉芯側の面は開口していることが望ましく、ヒータエレメント２の直線部分５に接するスペーサ６部分の湾曲形状をヒータエレメント２の直線部分５の断面形状に合せておけば、ヒータエレメント２は加熱中も安定に保持され、炉内の温度分布も安定的に保持することができる。使用する耐熱・絶縁性スペーサ５の数は必要に応じて増やしたり、減らすことができる。以上のように、本発明の高温用加熱炉は多くの長所を有しており、実用上極めて有効である。

本発明の高温用加熱炉における円筒状加熱炉の一部を除去した斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示す要部の側面図である。 図１に示す円筒状加熱炉の要部の正面図である。 図４に示す加熱炉部分のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１ 断熱材
２ 蛇行状ヒータエレメント
３ 固定具
４ 空隙
５ 直線部分
６ スペーサ
７ 支持棒
８ 空隙

Claims (6)

1. 炉壁用断熱材と、この断熱材の炉芯側面に上下方向に互いに離間して多段に配置した、夫々上下端で蛇行状に折れ曲がるヒータエレメントと、上記各段のヒータエレメントの左右に隣接する直線部分を互いに連結する、上記断熱材に固定されていない耐熱・絶縁性スペーサと、上記各段のヒータエレメントを吊下する固定具とより成ることを特徴とする高温用加熱炉。
2. 上記各段のヒータエレメントを吊下する固定具は、上記断熱材を貫通する長さの棒状体であり、上記断熱材には、上記固定具が自由に前後左右に移動できる空隙を設けていることを特徴とする請求項１記載の高温用加熱炉。
3. 上記耐熱・絶縁性スペーサには上記断熱材を貫通する長さの支持棒が取付けられており、上記断熱材には上記支持棒が自由に前後左右に移動できる空隙を設けていることを特徴とする請求項１または２記載の高温用加熱炉。
4. 上記固定具および支持棒の移動変化量を監視する手段を有することを特徴とする請求項２または３記載の高温用加熱炉。
5. 上記固定具および支持棒の移動を抑制する手段を有することを特徴とする請求項２、３または４記載の高温用加熱炉。
6. 上記空隙を介して炉内に冷却媒体を流入せしめる手段を有することを特徴とする請求項２、３、４、または５記載の高温用加熱炉。

Images